车用柴油机SCR技术现状及应用前景分析(10)

图17 国Ⅳ混合动力公交车排气温度直方图

当排气温度在230~500℃内，NOX转化效率可以达到40%~85%。由图17可以看出，国Ⅳ混合动力公交车3次测试中230℃及以上温度所占比例非常低，不到0.5%；200℃及以上温度不超过15%。分析认为混合动力技术是从降低油耗（随着油耗降低，排放也将降低）的角度出发，但没有考虑到混合动力技术的使用会导致排气温度过低。

对该国Ⅳ混合动力公交车截取250~360s一段相同工况（图16）不同排气温度下的NOX态排放曲线，如图18所示。图18中，1和2分别表示不同的测试循环。

图18 国Ⅳ混合动力公交车排气温度及NOx排放率曲线

由图18可以看到，测试循环1的排气温度低于测试循环2的排气温度，同时测试循环1的NOX放率高于测试循环2。在这个测试期间内，测试循环1平均温度为142.8℃，平均排放率为0.0463g/s；测试循环2平均温度为182.4℃，平均排放率为0.0403g/s。

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即该国Ⅳ混合动力公交车排气温度在140℃基础上提高40℃，将能提高14.9%的NOX化效率。

装配SCR系统的国Ⅳ混合动力公交车的各种污染物排放（除NOX均低于国Ⅲ混合动力公交车。装配SCR系统的国Ⅳ混合动力公交车的NOX放偏高的原因是，混合动力技术的使用导致排气温度过低。因此，装配SCR系统的国Ⅳ混合动力公交车，为保证SCR系统的起燃需要采用某种技术（如排气加热系统）提高排气温度或提高SCR的低温转化效率，以提高NOX化效率。

8 总结

8.1 目前SCR技术推广的局限性

虽然SCR技术配以燃烧优化能够解决柴油机两种排放污染物NOX和PM之间互为矛盾的生成关系的问题,但使用SCR后不但要增加SCR本身装置的重量约150～300kg,还要增加一个尿素溶液(A dBlue)箱和尿素溶液。按100L尿素溶液跑7000km计算,一辆汽车损失的有效载荷在400kg左右。

此外,应用这一系统时必须装有储存和喷射尿素的装置,尿素的喷入量必须要与NOX

浓度相匹配, 在保证降低NOX同时,不能超过一定的剂量。尿素的喷入量过少,达不到应有的处理水平;尿素的喷入量过多,则会使多余的氨气排入大气,导致新的污染。所以必须要有高灵敏度的NOX度传感器以及相应的高精度的尿素喷射装置。

最后,在温度较低(-11℃)的情况下,尿素-水溶液会结冰,也使其在寒冷地区的推广使用受到限制。不过,目前可使用添加剂来降低尿素冰点,考虑能源消耗而不采用加热整个尿素箱的方案。 8.2 对SCR技术的展望

通过优化机内燃烧降低颗粒物排放，同时采用机外后处理技术，通过选择性催化还原（SCR）技术降低NOX排放，从而使发动机排放满足欧IV/V甚至更高的排放法规。此技术还需通过以下方面进行改进：

（1）增加催化剂的催化效率，增加低温时NOX的转化效率，以防止低温启动催化剂温度过低而造成的尾气排放超标。

（2）提高催化剂的抗中毒能力及燃油品质，由于我国燃油含硫量比较高，所以很容易造成催化剂SO2中毒，催化剂中毒后不能达到很好的催化效果，使系统的催化转化效率降低。因此需要提高催化剂的抗SO2中毒能力，同时提高燃油品质，降低硫含量。

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